LC-Picoprojektor mit fast doppelter Lichtausbeute
Neu entwickelter Polarisationskonverter verringert Lichtverluste deutlich.
Flüssigkristallprojektoren sind aus Vortrags- und Konferenzsälen nicht mehr wegzudenken. Häufig stört allerdings ein lauter Lüfter, der die Wärme aus dem Gerät transportieren muss. Die Wärme entsteht zum guten Teil durch Absorption der falsch polarisierten Lichtteile am Flüssigkristall. Das Problem besteht darin, dass Flüssigkristallprojektoren nur mit polarisiertem Licht arbeiten, effiziente Lichtquellen aber nur unpolarisiertes Licht erzeugen. Deshalb werden nur ungefähr 50 Prozent des Lichts genutzt, der Rest in Wärme verwandelt.
Abb.: Abb.: Ein Picoprojector mit dem neuen Polarisationkonverter (Bild: ImagineOptix)
Wissenschaftler der North Carolina State University haben nun ein spezielles Konvertersystem entwickelt, das auf Polarisationsgittern beruht. Es trägt den sperriigen Namen Polarization Grating Polarization Conversion System PGPCS und kann den Großteil des sonst ungenutzten Lichts in richtig polarisiertes umwandeln. Es erreicht bei Wellenlängen von 520 bis 650 Nanometern eine Lichtausbeute von ungefähr 90 Prozent. Die Hitzeentwicklung am Flüssigkristall verringert sich dadurch auf gut ein Fünftel. Als negative Faktoren beschreiben die Autoren die nur 95-prozentige Durchlässigkeit der eingesetzten Mikrolinsen. Doch die höhere Effizienz erlaubt kompaktere Bauweisen, längere Betriebsdauern bei batteriebetriebenen Projektoren und dank der geringeren Hitzeentwicklung eine leisere Kühlung.
Das neue System basiert auf einer geschickten Anordnung von Polarisationsgittern, Konvertern und zwei Mikrolinsen-Arrays. Zunächst wird das unpolarisierte Licht am ersten Mikrolinsen-Array in viele einzelne, unpolarisierte Lichtpunkte aufgetrennt. Diese werden durch ein Polarisationsgitter – eine dünne Flüssigkristallschicht auf einer Glasplatte – in jeweils zwei orthogonal polarisierte Lichtpunkte umgewandelt. Deren Polarisation bringt dann ein sogenannter Louvered Multi-Twist Retarder in die gleiche Ebene. Somit kann ein abschließendes Mikrolinsen-Array die gleichförmig polarisierten Lichtstrahlen wieder zu einer einzigen Lichtquelle mit hoher Leuchtstärke und uniformer Helligkeit zusammenfügen.
Die optischen Bauteile lassen sich zu einer einzigen, monolithischen Komponente zusammenfügen. Die Forscher haben mit Hilfe der neuen Technologie bereits einen Picoprojector entwickelt. Miniaturisierte Projektoren mit kleinem Energiebedarf und geringer Wärmeentwicklung sind jedenfalls interessant für die Hersteller von Smartphones, Tablets und ähnlichen Geräten.
Dirk Eidemüller
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